JPH07253005A - シールフィン隙間寸法を管理するための方法およびその装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 蒸気タービンのシールフィン隙間の計測作業
を合理化するとともに、その管理を容易にすること。 【構成】 蒸気タービンを製造した初期段階で、チップ
クリアランス計測器１により回転部材側（動翼３に設け
たシュラウド４の先端）と静止部材側（翼環２の内側）
との間の隙間寸法を計測して、データ処理装置１０に記
憶させておく。それ以降は、１〜３年ごとに実施される
蒸気タービンの定期点検などのための分解検査を行う時
に、シールフィン高さ計測器６を用いて、各シールフィ
ンについてその高さ寸法を計測して、その値をデータ処
理装置１０に入力することにより、シールフィンの隙間
寸法を管理するようにしたもの。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、蒸気タービンの回転部
材と静止部材との間に設けられるシールフィンと、この
シールフィンに対向する部材との間に形成される隙間寸
法を計測して管理するための方法およびその装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】蒸気タービンにおいて、回転部材と静止
部材との間にはシールフィンが設けられており、回転部
材と静止部材との間の隙間寸法を極力小さくなるように
して、この隙間からの蒸気の漏洩を軽減させるようにし
ている。しかし、蒸気タービンを長期間運転している
と、この隙間寸法が大きくなってきて、蒸気タービンの
性能を低下させることになるので、定期的にこの隙間寸
法を計測して管理することが必要になっている。

【０００３】そこで、従来は、この隙間寸法を計測する
のに次の３つの方法のいずれかを採用さしている。すな
わち、第１の方法は、蒸気タービンの回転部材の外径寸
法と、静止部材の内径寸法とを計測し、その差から隙間
寸法を求めるようにしたものである。しかし、この方法
は、大型の蒸気タービンにあっては、シールフィンが設
けられている回転部材や静止部材の径が４〜５メートル
（ｍ）もあるのに対して、両者の間に形成される隙間寸
法は数ミリメートル（ｍｍ）のオーダーと非常に小さい
ので、あまり実用的なものではなかった。

【０００４】また、第２の方法として、蒸気タービンを
組み立てた状態で隙間ゲージを使用したり、光、音、電
気などを用いて直接的に計測することが行われている。
しかし、これらの方法では、蒸気タービンの車室などの
静止側の上半部を開放した状態で、左右の隙間しか計測
できないものであった。

【０００５】さらに、第３の方法として、鉛線のような
比較的軟らかい材料を用いて、この材料を隙間部分に挟
み込んで計測することが行われている。この方法によれ
ば、車室などの静止側の上半部を開放し、ロータなどの
回転部材を一旦吊り上げた状態にして、下半部の静止側
に鉛線を張り、次にロータを下ろしてロータの上半部側
にも鉛線を張った後で静止側の上半部を被せ、下半部と
上半部との合わせ面のボルトを締めて一旦固定する。そ
の後、再度静止側の上半部を開放してロータを吊り上げ
て、鉛線を取り外し、鉛線の潰れた厚みを計測すること
により、隙間寸法が計測される。しかし、この方法は、
蒸気タービンの分解、組み立てを伴うため、工数的にも
工程的にも大変な作業となっていた。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】上述のように、従来の
隙間寸法の計測は、対象が蒸気タービンのような大型の
ものでありながら、数ミリメートルオーダーの微少な隙
間を計測するものであり、計測装置が大型化したり、ご
く一部しか計測できないとか、非常に大きな工数を要す
るとかあまり実用的なものではないという問題があっ
た。また従来は、その都度隙間を計測してその時点での
良否を判定していただけで、運転開始後の経時変化を監
視したり評価したりするものではなかった。

【０００７】本発明は、このような従来技術の課題を解
決するためになされたもので、隙間計測作業を合理化す
るとともに、蒸気タービンのシールフィン隙間寸法管理
を容易にすることを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めに、本発明は、蒸気タービンの回転部材と静止部材と
の間に設けられるシールフィンと、このシールフィンに
対向する部材との間に形成される隙間寸法を計測して管
理するための方法において、初期段階での回転部材と静
止部材との間の隙間寸法を計測してデータ処理装置に記
憶させておき、それ以降は蒸気タービンの分解検査時な
どでタービンの車室からロータを取り出した際に、前記
シールフィンの高さ寸法を計測して、その値を前記デー
タ処理装置に入力することにより、シールフィンの隙間
寸法を管理するようにしたものである。

【０００９】また、本発明は、蒸気タービンの回転部材
と静止部材との間に設けられるシールフィンと、このシ
ールフィンに対向する部材との間に形成される隙間寸法
を計測して管理するための装置において、初期段階での
回転部材と静止部材との間の隙間寸法を計測するための
チップクリアランス計測器と、シールフィンの高さ寸法
を計測するためのシールフィン高さ計測器と、これらチ
ップクリアランス計測器やシールフィン高さ計測器で計
測したデータを記憶・解析するためのデータ処理装置と
を包含してなる。

【００１０】

【作 用】上記の手段によれば、大型蒸気タービンのシ
ールフィン隙間計測のために、ロータを吊り上げたり吊
り下ろしたりすることが少なくなるので、隙間計測作業
が大幅に合理化されるとともに、蒸気タービン全体の組
立て時の評価や過去の計測記録との比較評価やトレンド
管理が直ちに行えるようになる。

【００１１】

【実施例】以下本発明に係るシールフィン隙間寸法を管
理するための方法およびその装置の一実施例について、
図１〜図５を参照して詳細に説明する。

【００１２】図１は、本発明を実現するために必要とな
る計測器などのシステム構成を示したものである。すな
わち、チップクリアランス計測器１は、初期段階での回
転部材と静止部材との間の隙間寸法を計測するのに使用
されるもので、蒸気タービンの静止部材側である翼環２
と、回転部材側である動翼３の先端に設けたシュラウド
４との間に形成される隙間に挿入して、その隙間寸法を
ディジタル計測し、測定値をデータ収録器５へ入力す
る。また、シールフィン高さ計測器６は、図２に示して
あるように、翼環２に直接植設したり静翼７の先端に設
けたシールフィン８の高さ寸法をディジタル計測するた
めのもので、測定値はデータ収録器５へ入力される。な
お、図２において、９は蒸気タービンのロータである。

【００１３】データ収録器５へ入力されたチップクリア
ランス計測器１およびシールフィン高さ計測器６からの
ディジタルデータは、オンラインまたはオフラインでパ
ソコンのようなデータ処理装置１０へ送られる。データ
処理装置１０には、予め過去の計測データが記憶されて
いるとともに、データ解析のためのアルゴリズムが組み
込まれており、このアルゴリズムに従ってデータが処理
されて、解析結果として隙間の記録やトレンド記録、比
較評価用データなど各種の記録がプリンタ１１から出力
される。

【００１４】さて、本発明では先ず、蒸気タービンを製
造した初期段階で、チップクリアランス計測器１により
回転部材側（動翼３に設けたシュラウド４の先端）と静
止部材側（翼環２の内側）との間の隙間寸法を計測して
データ処理装置１０に記憶させておく。それ以降は、１
〜３年ごとに実施される蒸気タービンの定期点検などの
ための分解検査を行う時に、シールフィン高さ計測器６
を用いて、各シールフィン８についてその高さ寸法を計
測して、その値をデータ処理装置１０に入力する。

【００１５】そこで、蒸気タービンを任意の時間運転し
た後、分解検査してロータを車室下半部に納めて元の形
に組立てを完了した時の隙間は、下記の数式１で定義さ
れる。

【数１】δ＝δｏ＋Δｈ＋ΔＬ＋ΔＭ＋ΔＤ ここで、δはシールフィンとこのシールフィンに対向す
る部材との間に形成されるタービン組立て後の隙間、δ
ｏは基準隙間、Δｈはシールフィン高さの変化量、ΔＬ
はロータの軸芯を調整した時の影響量、ΔＭは静止側が
経年変化歪みを発生した時の影響量、ΔＤはシールフィ
ンに対向する部材側が摺動摩擦等を発生した場合の変化
量である。これらのうち、Δｈは蒸気タービンの分解検
査を行う時に、シールフィン高さ計測器６を用いて実際
に計測されるし、ΔＭ、ΔＤもその際に計測できる。ま
た、ΔＬはロータを車室下半部に納めた段階で決定され
る。

【００１６】従って、初期段階での計測値と分解検査時
のシールフィン高さの計測値とからデータ処理装置１０
によりデータが解析され、その時点での解析結果や過去
のデータとの比較評価結果などが得られる。これらの処
理の流れを図示すれば、図３のようになる。すなわち、
新規に取り込まれた計測データと記憶されている過去の
計測データとから、隙間が算出されてその適否が評価さ
れ、その結果は今回の測定データ、データの分布状態、
トレンドデータなどとしてプリントアウトされ、これら
のデータは既計測データに追加されて記憶される。

【００１７】なお、シールフィン高さ計測器６の一例を
図４に示してある。すなわち、このシールフィン高さ計
測器６は、インジケータ部１２と第１の測定尺１３およ
び第２の測定尺１４とから構成されている。第１の測定
尺１３および第２の測定尺１４は、それぞれ、筒体１５
の中に測定棒１６が挿通された同様の構造をしており、
第１の測定尺１３の凹部先端１７に第２の測定尺１４の
凸部１８が嵌合することにより両者は連結される。そし
て、第２の測定尺１４の先端はスリーブ１９で平坦に形
成されていて、スリーブ１９を貫通して測定棒１６が進
退できるようになっている。一方、第１の測定尺１３の
他端はインジケータ部１２に連結されていて、第２の測
定尺１４のスリーブ１９を貫通して突出した測定棒１６
の突出量を測定値として表示する。この場合、第１の測
定尺１３には長さの異なる数種類のものが用意されてい
て、測定部位の高さに応じて適宜のものを選択して組合
わせて使用できる。

【００１８】このシールフィン高さ計測器６は、蒸気タ
ービンの翼環２に形成されているシールフィン８の高さ
寸法を計測する際に、例えば図５に示してあるように、
静翼７の先端側から翼環２側へ向けて使用するものであ
る。すなわち、図４に示したように、翼環２に設けられ
ているシールフィン８の先端に、第２の測定尺１４のス
リーブ１９を平坦に接触させ、その状態で測定棒１６の
先端をシールフィン８の基準面８ａに接触するまで押し
出す。このときの、シールフィン８の基準面８ａに接触
した測定棒１６の突出量が、シールフィン８の高さ寸法
としてインジケータ部１２によって計測される。

【００１９】

【発明の効果】以上詳述したように、本発明によれば、
大型タービンでの隙間計測作業が大幅に合理化される。
また、シールフィンの隙間寸法は、１つのシールフィン
に対して上下左右の４ヵ所もあり、かつ１つのタービン
に対してシールフィンは数１０から１００個程度設置さ
れているので、計測量は膨大となりそのデータの評価や
管理には多大の労力を必要とするが、データ処理装置の
採用により計測終了後直ちに測定結果を評価したりトレ
ンド管理が行え、その時点で異常診断も可能となって必
要な処置をタイムリーに実施することができる。従っ
て、タービンそのものの信頼性の向上にも寄与すること
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を実現するために必要となる計測器など
のシステム構成を示した図である。

【図２】蒸気タービンのブレード部分を拡大して示した
部分的な組立図である。

【図３】本発明におけるデータの処理の流れを説明する
ために示した図である。

【図４】シールフィン高さ計測器の一例を示した図であ
る。

【図５】シールフィン高さ計測器の使用例を示した図で
ある。

【符号の説明】

１ チップクリアランス計測器 ２ 翼環 ３ 動翼 ４ シュラウド ５ データ収録器 ６ シールフィン高さ計測器 ７ 静翼 ８ シールフィン ９ ロータ １０ データ処理装置 １１ プリンタ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 北野 義明 兵庫県高砂市荒井町新浜二丁目１番１号 原子力サービスエンジニアリング株式会社 内

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】蒸気タービンの回転部材と静止部材との間
   に設けられるシールフィンと、このシールフィンに対向
   する部材との間に形成される隙間寸法を計測して管理す
   るための方法において、初期段階での回転部材と静止部
   材との間の隙間寸法を計測してデータ処理装置に記憶さ
   せておき、それ以降は蒸気タービンの分解検査時などで
   タービンの車室からロータを取り出した際に、前記シー
   ルフィンの高さ寸法を計測して、その値を前記データ処
   理装置に入力することにより、シールフィンの隙間寸法
   を管理するようにしたことを特徴とする、シールフィン
   隙間寸法を管理するための方法。
2. 【請求項２】蒸気タービンの回転部材と静止部材との間
   に設けられるシールフィンと、このシールフィンに対向
   する部材との間に形成される隙間寸法を計測して管理す
   るための装置において、初期段階での回転部材と静止部
   材との間の隙間寸法を計測するためのチップクリアラン
   ス計測器と、シールフィンの高さ寸法を計測するための
   シールフィン高さ計測器と、これらチップクリアランス
   計測器やシールフィン高さ計測器で計測したデータを記
   憶・解析するためのデータ処理装置とを包含することを
   特徴とする、シールフィン隙間寸法を管理するための装
   置。